前置螺旋桨安放位置对机翼气动特性的影响研究

李滨 包荣剑 曾辉

摘  要： 利用UG对机翼和不同安放位置的螺旋桨进行三维建模，通过ICEM前处理软件生成更高质量的仿真网格，运用Fluent仿真软件，采用MRF方法，使用S?A湍流模型对螺旋桨安放不同位置下机翼气动特性的影响进行对比和研究。结果表明，螺旋桨的存在改变了机翼表面的压力分布，会对升阻力、零攻角力矩有一定影响，这种影响随攻角增大而变得显著，最后获得合适的螺旋桨安放位置及相应安放位置下的机翼气动特性。

关键词： 前置螺旋桨; 螺旋桨位置; 机翼气动特性; MRF模型; N?S方程; 气动参数分析

中图分类号： TN876?34; TP391.4                 文献标识码： A                      文章编号： 1004?373X（2020）06?0133?04

Influences of front propeller position on wing aerodynamic characteristics

LI Bin， BAO Rongjian， ZENG Hui

（College of Electromechanical Engineering， Northeast Forestry University， Harbin 150036， China）

Abstract： Three?dimensional modeling of wings and propellers at different positions are performed with UG. The higher qualify simulation grid is generated by means of ICEM pre?processing software. The effects of different positions of propeller on wing aerodynamic characteristics are compared and researched by means of Fluent simulation software， MRF method and S?A turbulence model. The results show that the existence of the propeller changes the pressure distribution on the wing surface， which has certain influence on the lift， drag and the force moment of zero angle of attack， which becomes significant with the increase of the angle of attack. Finally， the appropriate propeller emplacement position and aerodynamic characteristics of the wing at the corresponding emplacement position are obtained.

Keywords： front propeller; propeller position; wing aerodynamic characteristic; MRF model; Navier?Stokes equation; aerodynamic parameter analysis

0  引  言

为了无人机具备垂直起降功能以适应恶劣的起落工作环境，鱼鹰式倾转旋翼机的解决方案成为当下小型无人机的设计热点[1]。本文设计一款通过倾转螺旋桨方式来实现垂直起降功能的固定翼无人机。由于前置螺旋桨产生的流场加速、旋转、湍流、黏性等效应与机翼之间存在着相互作用[2]，为获得更优良的机翼气动特性，螺旋桨在机翼上的安放位置对机翼的气动特性影响成为了一个有意义的课题。

在前置螺旋桨对机翼影响的方法研究中，Strash等利用等效盘模型的方法，对螺旋桨/机翼组合部件进行了数值模拟[2?4]。龚小权等采用重叠、嵌套网格、非结构/结构组合网格技术，完成了螺旋桨滑流的非定常数值模拟[5?8]。程晓亮等利用滑移网格和多参考系的方法，对不同螺旋桨转速下滑流对机翼的影响进行了数值分析[9]。……